空间站的轨道高度距离地面约400-450公里,之所以选择这个高度是因为这里几乎不受地球重力和大气的影响。

高中时我们都学过,一个物体想要一直绕着地球飞行至少要达到第一宇宙速度,也就是7.9km/s,才能克服重力达到绕地球飞行的目的。如果刚好这个物体又处在真空中,没有空气阻力来减缓它的速度,那么我们只要将它加速到第一宇宙速度后,它就可以不需要任何外力,一直“漂浮在”地球轨道上。达不到这个速度会被地球“吸”回来,而超过这个速度,就会进入外太空。

如果你去游乐场坐过海盗船、过山车、旋转飞机等项目就会体验到离心力的作用,当你坐在旋转飞机上时,旋转得越快,你就越有被往外甩的感觉,那就是离心力。

空间站在第一宇宙速度的情况下就产生了离心力。

空间站是绕着地球转的,它也有被往外甩的离心力,只不过经过人为控制绕行速度,让它的离心力大小正好和重力平衡了,所以它既不会离开地球也不会掉下来。

以目前的技术来说,空间站每天会掉下来70-120米左右…如果一直不修正轨道,大概3年左右就彻底坠落了…

为了躲避这种事情的发生,同时还要躲避太空碎片的撞击空间站,就必须不断地消耗推进剂来维持或者变更,它的运行轨道。

使物体绕地球作圆周运动的速度被称为第一宇宙速度(7.9千米/秒);摆脱地球引力束缚,飞离地球的速度叫第二宇宙速度(11.2千米/秒);而摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系的速度叫第三宇宙速度(16.7千米/秒)。

空间站的轨道高度为什么要定在400公里?

在航空航天领域,有一条着名的分界线,叫做卡门线。卡门线将地球外层空间人为地划分成两个部分,距离地面100公里以内的空间称为大气层,距离地面100公里以外的空间称为外太空。卡门线一直被国际航空联合会所接受和承认。

按照卡门线的标准,空间站不能建在距离地球100公里以内,因为这个高度处于大气层,不能称之为外太空。

空间站如果距离地面太近,还会带来一个问题。距离地面的高度越近,大气层的空气就越稠密,对空间站在轨飞行产生的阻力就越大。

而空间站想要保持住固定的高度,就必须消耗更多的燃料。据了解,国际空间站为了克服这个问题,每年需要额外消耗4吨火箭燃料。

那么这是否就意味着空间站距离地面越远越好呢?

事实上,空间站距离地面太远也有很多缺点,甚至更为严重。

一方面,从成本角度来讲,空间站距离地面的高度越高,火箭发射时需要消耗的燃料就越多,后期往返空间站增加的成本更是呈指数级上升。

财大气粗的美国尚且不敢这样任性,其他国家就更不用考虑这种方式了。

而且,空间站的轨道高度距离地面太远了也没有实际意义。

另一方面,从航天员和空间站设备的安全角度考虑,空间站距离地面也不能太远。在地球近层宇宙空间中有一个着名的高能粒子辐射带,叫做范艾伦辐射带。范艾伦辐射带内的高能粒子对航天员、空间站、载人空间飞行器和人造卫星等都有一定的危害。

根据上面的分析,我们已经了解到,空间站既不能距离地面太近(下限是100公里),又不能距离地面太远(上限是1500公里)。

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